毕业论文汽车空调温控器研究讲解.docx
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毕业论文汽车空调温控器研究讲解
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毕业论文汽车空调温控器研究讲解
四川信息职业技术学院
毕业设计说明书(论文)
论文题目:
汽车空调温控器研究
专业:
汽车电子技术
班级:
汽电13-1班
学号:
1368029
姓名:
冯圆杰
指导教师:
苏鸿远
2015年11月28日
摘要
论文以对汽车空调温控器的研究,讲述了汽车空调大概的原理,功能和特点,对汽车空调有了基本了解。
分析其温度控制器的工作原理、种类以及电路结构,对温控器有了进一步的认识。
对汽车空调温度传感器位置的选择以及温度控制参数的确定做了简要的介绍。
最后对汽车空调温控器未来的发展前景作出分析,得出中国温控器现阶段的状态及以后的发展方向。
本文以达到对汽车空调系统的了解,并运用在实际工作中。
关键词温控器;空调系统;电路;发展
第1章汽车空调的概述
1.1汽车空调的功能
汽车空调的功能完善的汽车计算机控制的空调系统可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风度和通风等进行自动调节,并使车内空气以一定的速度和方向流动,给乘客提供一个良好的乘车环境,保证在各种外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中,并能够防止车窗玻璃结霜,使驾驶员保持清晰的视野,为安全驾驶提供基本保证。
计算机控制的空调系统可以实现以下功能:
1.汽车空调自动调节功能:
包括车内温度和湿度自动调节、回风和送风模式自动控制以及运转方式和换气量控制等控制功能。
电控单元将根据驾驶员或乘客通过空调显示控制面板上的按钮进行的设定,使空调系统自动运行,并根据各种传感器输入的信号,对送风温度和送风速度及时地进行调整,使车内的空气环境保持最佳状态。
电控单元还可以根据气候变化通过选择送风口,改变车内的温度分布。
2.经济运行控制功能:
当车外温度与设定的车内温度较为接近时,电控单元可以缩短制冷压缩机的工作时间,甚至在不启动压缩机的情况下,就能使车内温度保持设定状态,达到节能目的。
3.全面的显示功能:
通过安置在汽车仪表盘上的空调显示控制面板,可以随时显示当时的设置温度、车内温度、车外温度、送风速度、回风和送风口状态以及空调系统运行方式等信息,使驾驶员能够及时全面地了解空调系统的工作状态。
4.故障检测和安全功能:
电控单元通过自诊断系统可以对系统的状态进行检测,并对故障情况进行判断,当系统中出现故障时,使系统传入相应的故障安全状态,防止故障进一步扩大。
汽车上使用的空调器性能要求有以下几点:
1.应能尽快地从炎热天气下的停车状态达到车内舒适的温度(急速降温)。
2.在寒冷的天气里,发动机启动后,应能尽快使车内暖和起来(急速升温)。
3.在平常行驶状态中,不受气象状态和行走状态的左右,能保持稳定的舒适温度。
4.车内的空气流动应自然、萧静。
5.对发动机和燃油消耗以及动力性能的影响应尽可能的小。
手动汽车空调的风机转速、出风温度及送风模式等功能是由驾驶员操作和调节。
微机控制自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化,并把检测到的信号传送给空调的电子控制单元(ECU),ECU则按预先编制的程序对信号进行处理,并通过伺服电机等控制元件,不断地对风机转速、出风温度、送风温度、送风模式及压缩机工作状况等进行调节,从而使车内温度、空气温度及流动状态始终保持在设定的水平上。
微机控制自动空调还具备自我诊断功能,以利于对电控元件及线路故障的检修。
1.2汽车空调的特点
众所周知汽车空调是以采用发动机的动力为代价来完成调节车厢内空气环境的。
了解汽车空调的特点,有利于进行汽车空调的使用和维修。
与室内空调相比,汽车空调主要有如下特点:
1.汽车空调安装在行驶的车辆上,承受着剧烈频繁的振动和冲击,因此,各部件应有足够的强度和抗振能力,接头应牢固并防漏。
不然将会造成汽车空调制冷系统的泄露,结果破坏了整个空调系统的工作条件,严重的会损坏制冷系统的压缩机等部件。
使用中要经常检查系统内制冷剂的多少,据统计,由于制冷剂的泄露而引起的空调故障约占全部故障的80%。
2.汽车空调所需的动力均来自发动机。
其中轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械,空调所需的动力和驱动汽车的动力均来自一台发动机。
这空调称非独立空调系统。
大型客车和豪华型大、中客车,由于所需制冷量和暖气量大,一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的取暖设备,故称之为独立式空调系统。
虽然非独立空调系统会影响汽车的动了性,但它相对于独立空调,在设备成本、运行成本上都较经济。
据测试,汽车安装了非独立式空调后,耗油量会增加10%到20%(与车速有关)。
发动机输出功率减少10%到12%。
3.汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大。
其原因如下:
(1)夏天车内的乘客密度大,产热量大,热负荷高;冬天采暖人体所需的热量亦大。
(2)为了减轻自重,汽车隔热层一般很薄,加上汽车门窗多,面积大,所以汽车隔热性差,热损大
(3)汽车的工作环境因在野外,直接受阳光、霜雪、风雨等的影响,环境变化剧烈。
要使汽车空调在最短的时间里在车厢内达到舒适的环境,就要求其制冷量特别大。
对非独立的空调系统来说,由于发动机工况频繁变化,所以制冷系统的制冷机变化大。
比如发动机在高速和怠速运行时,转速相差10倍。
这必然导致压缩机输送的制冷剂量变化极大。
制冷剂流量变化大,轻者引起制冷效果不佳,重者引起压力过高,压缩机出现敲击现象,发生事故。
因此,汽车空调制冷系统较室内复杂得多。
(4)由于汽车本身的特点,要求汽车空调结构紧凑,质轻、量小,能在所有限的空间进行安装。
目前空调的总比重比60年代下降了50%,而制冷能力却提高了50%。
(5)汽车空调的供暖方式与室内空调完全不同。
对于非独立式汽车空调,一般利用发动机的冷却水或废气余热,而室内空调则是利用一个电磁阀,改变制冷剂量,机组很快起动并转入稳定状况。
第2章空调系统的工作原理及功能
2.1空调系统的工作原理
压缩机运转时,将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后,在高温高压(约700C,1471KPa)的状况下排出。
这些气态蒸气流入冷凝器,并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到500C左右。
这时,制冷剂由气态变为液态。
被液化了的制冷剂,进入干燥器,除去了水和杂质后,流入膨胀阀。
高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出,变为低压雾状后流入蒸发器。
雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变为气态制冷剂,从而使蒸发器表面温度下降。
从送风机出来的空气,不断流过蒸发器表面,被冷却后送进车厢内降温。
气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入,这样反复循环即可达到制冷目的。
图2-1汽车空调系统工作原理
2.2汽车空调主要功能
制冷系统原理:
汽车空调的压缩机依靠汽车发动机的动力提供。
汽车在怠速状态下打开空调制冷,怠速会明显增大油耗也会相应的增加。
油耗增加的大小与环境温度有最直接的关系,环境温度高制冷剂膨胀的压力大发动机驱动空调的消耗也相应加大,环境温度低油耗相应减少。
制热系统原理:
汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系,制热的热源不是空调本身获取的是由汽车的散热水箱(中控台下面的暖风机总成内的副水箱)提供。
早晨在热车前空调吹出来的是冷风待热车后空调热风源源不断的送出来,制热本身基本没有能量消耗是利用汽车的余热完成的。
但在冬季,为了提升水温,加大喷油量,也使耗油量增加。
但是只是在启动初期,等发动机运转正常,就是利用发动机的散热来供暖了。
(而有的柴油车由于水温上升慢,为了一发动车就能享受到暖风,所以在暖风机里面加有电热丝)。
通风:
通风分为内循环和外循环。
使用内循环时车内空气基本不与外界交流,使用外循环时位于挡风玻璃下的出风口会将外界的空气源源不断的送进来以保持车内空气的清新。
除湿:
空调制冷的过程就是除湿的过程。
从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来了,在湿度较大的阴雨天气或是温差太大的时候车内的玻璃上容易起雾打开空调驱雾就是一个除湿的过程。
第3章汽车空调温控器介绍
3.1汽车空调温控器原理
温度控制器也称恒温器、温度开关等,一般安装在蒸发器出口处。
用于感受蒸发器表面温度,以控制压缩机的运行与停止,其作用是控制蒸发器出口处的温度,防止蒸发器因温度过低而结霜。
汽车空调所用的温度开关有波纹管式、双金属片式和热敏电阻式等多种形式。
波纹管式和双金属片式温度开关的动作温度在出厂时已调好,因此,用这种温度开关控制压缩机工作的空调制冷系统的工作温度范围是不可调的。
3.2汽车空调温控器电路
图3-1汽车空调温度控制器电路
图3-1所示是汽车空调温度控制器电路。
电路中R1、Rt、R2、R3及温度设定电位器Rp构成温度检测电桥。
当被控温度高于Rp设定的温度时,Rt阻值较小,A点电位低于B点电位,A2输出为高电平到A1的同相输入端,致使A1的反相输入端电位低于同相输入端电位,也输出高电平,晶体管VT饱和导通,继电器KA吸合,动合触点KA1闭合,汽车离合器得电动作,带动压缩机运转制冷。
随着被控温度逐渐降低,Rt阻值增大,A点电位逐渐升高,当被控温度达到或低于Rp设定温度时,A点电位高于B点电位,A2输出低电平,A1也输出低电平,VT截止,继电器KA释放,KA1断开,离合器失电,压缩机停止工作。
循环以上过程,可保证汽车内温度控制在Rp设定的温度附近。
3.3波纹管式温度控制器
图3-2波纹管式温度开关
1—毛细管2—波纹管3—调节凸轮4—调节弹簧
5—调节螺钉6—触点7—电磁离合器线圈8—偏心弹簧
波纹管式温度开关也称之为机械式温度开关,主要由波纹管、触点、偏心弹簧、调节凸轮等组成,其工作原理如图3-2所示。
在毛细管1和波纹管2中均充有易挥发的介质,毛细管的一端插入蒸发器的翅片中,与感温包连接。
当蒸发器的温度降至低限值时,感温包通过毛细管使波纹管收缩,带动触点6断开,压缩机电磁离合器线圈7断电,压缩机停止工作。
当蒸发器温度升至高限值时,波纹管的膨胀位触点又重新闭合,压缩机电磁离合器又通电,压缩机又开始工作。
如此工作,将蒸发器温度控制在设定的范围之内。
波纹管式温度开关工作可靠、寿命长、价格便宜且不怕振动,在汽车空调中较为常见。
3.4金属膨胀式温度控制器
根据物体热胀冷缩原理。
热胀冷缩是物体的共性,但不同物体其热胀冷缩的程度不一样。
双金片的两面是不同物质的导体,在变化的温度下由于胀缩程度不一样而使双金片弯曲,碰到设定的触点或开关,使设定的电路(保护)开始工作。
图3-3金属膨胀式温度控制器
3.5热敏电阻式温度控制器
热敏电阻式温度控制器的感温元件是具有负温度系数的热敏电阻,通常做成圆片形,置于蒸发器的出口处。
在放大电路中,温度调节电阻与热敏电阻串联,它可设定制冷系统的工作温度。
第4章汽车空调温度传感器位置及控制参数确定
汽车空调系统的制冷效果本应该带给驾乘人员清凉舒适的感觉,但是在空调系统运行一段时间后,常常会因为各种原因的影响导致空调系统蒸发器表面发生结霜的详细,此时会导致压缩机停止运转,影响空调系统的制冷效果。
汽车空调系统温度传感器位置的设定及控制参数的设定对于车内环境的舒适度及空调系统工作的稳定性会产生极大的影响。
4.1温度传感器位置的选择
汽车空调系统的温度传感器位置的确定十分重要。
因为空调压缩机的开闭控制主要依靠传感器所测量的温度进行确定,如果其温度设置不合理,就可能导致蒸发器发生大面积结霜,同时还会影响整个空调系统的正常运行。
温度传感器的位置应该选择蒸发器出风面认读湿度最低位置,这样才能保证对蒸发器表面是否发生结霜以及其具体可能的结霜程度的准确判断。
温度传感器的准确位置需要满足以下两个要求,温度传感器不能对蒸发器出风口的流场产生影响,同时能够获取出风口温度分布的全部信息。
根据这些要求,首先采用铂电阻或热电偶测量蒸发器的出风口温度分布,并选择温度相对较低的几个位置,然后选择其中较为合理的位置设置温度传感器。
4.2温度控制参数的确定
在汽车空调系统中,需要利用根据传感器温度设置具体的压缩机控制参数。
通过该参数实现对压缩机的停止及运行操作。
该参数的选择对车内舒适度具有较大的影响。
通常情况下,1.5℃是空调制冷量及风量的突发转折点,因此,可以将控制参数设置为传感器温度1.5℃时,压缩机停止运作。
另外,根据研究发现,出风口的平均温度在10℃左右时,能满足车内的舒适要求,而此时的传感器温度为4.5℃,因此可以将控制参数设置为传感器温度大于或等于4.5℃时,开启压缩机运行。
第5章温控器发展现状以及未来发展方向
近些年,温控器增长喜人,一些原有生产企业逐渐拓展生产线,另一些与制冷相关企业开始进军温控器市场。
据统计,我国长三角、珠三角、东北三省,以及内陆省份均有温控器生产企业。
温控器中小企业扎堆,竞争激烈,透支市场。
再加上国内劳动力成本的上升,原材料价格的上涨,多方作用,种下的苦果是部分竞争力不强的产品几乎进入纯成本竞争阶段。
随着新的温控器企业的不断涌入,各企业都在承受着成本不断攀升,产品利润日益微薄的压力。
在企业求发展的内驱动力和竞争白热化的外驱动力组合下,温控器行业两极分化显现。
一些靠模仿、抄袭短暂生存的企业,因为产品普遍存在自动化程度不高、能效性不足、同质化严重等问题,再加上受低价竞争、成本因素等影响,利润被吞噬,企业进入“危险期”。
另一些新成立企业,或者发展步伐缓慢的企业则进入到瓶颈期,难有革命性产品出世。
对温控器未来的发展理念,多家企业都给出了类似的答案。
未来产品依然围绕着安全性、可靠性、节能、环保来思考。
建立自主品牌的特征,满足个性化设计,并为客户量身定制。
外观有很大发展空间,技术上会从现在的自动化,向智能化发展。
将来温控器向更加美观。
从中,我们也可以窥探出,温控器将朝着安全、节能、环保、个性化、外观可控等方向发展。
总结
随着我国汽车工业的高速发展,作为汽车技术现代化标志之一的汽车空调技术在我国蓬勃发展。
汽车空调大大改善了乘坐环境,提高了成员的舒适性。
本论文对汽车空调的原理、结构等知识做了一般性的介绍。
重点对温控器的原理、种类以及传感器的位置选择,参数的确定做了详尽的介绍。
论文最后分析了温控器的市场前景及以后发展方向。
随着现代智能化控制技术的发展,自动控制技术也逐渐应用到汽车空调系统温度控制中来,在在一定程度上促进了汽车空调控制准确度和稳定性的提高,也促进了汽车产业的积极发展。
致谢
经过近一个月的努力,我终于完成了这篇毕业论文,一方面有一种如释重负的轻松的完成了对学业和今后的学习来说都非常有意义的事情,但另一方面我也感到自己尽管已完成专科学业,但在论文写作过程中深切地感受到自己知识的缺乏和思想的贫乏,这将不断地鞭策着我在今后不停地加强学习,不断充实自己的头脑,丰富自己的知识,开阔自己的视野,用知识促进自己日后的发展。
在论文选题、构思和撰写直至修改成册过程中,导师苏老师给予了悉心的指导,老师渊博的学识和严谨的治学态度将使我终身益。
在此深表谢意!
由于本人才疏学浅,文中不可避免存在不少缺陷,内容结构也有很多不完善的地方,恳请各位老师多多指导,本人不胜感激!
将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!
最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们!
最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅,评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。
祝母校蒸蒸日上!
祝所有老师工作顺利!
参考文献
[1]张蕾《汽车空调》机械工业出版社2007.
[2]王若平《汽车空调》机械工业出版社.
[3]李勇等《汽车发动空调系统工作原理详解》山东:
机械工业出版社2007.
[4]肖鸿光《汽车空调》[Z]机械工业出版社2009年11月.
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[6]方贵银李辉《汽车空调技术》机械工业出版社.
[7]罗念宁崔胜民;[J];传感器技术;2005年08期.
[8]范爱民《汽车空调结构原理与维修》2009年机械工业出版社出版.
[9]欧华春李大成《汽车空调实训教程》重庆大学出版社2008.
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